CBN砂輪在老式磨床中的應用

眭江濤 劉強 王紹增

摘 要：本文主要介紹在機械加工行業中，普通磨床怎樣安裝CBN砂輪來解決部分高精度產品加工，從而有效利用老舊設備降低生產成本。

關鍵詞：CBN、螺紋磨、動平衡

近年，隨著機械制造業的飛速發展，機械加工設備不斷升級迭代，老式設備逐漸被高精度、高效率的新式設備所代替。人們在不斷追求更尖端設備的同時，卻忽略了老舊設備的挖潛和升級改造，以致使老式設備只能停留在某個階段原地踏步。而產品不斷升級的同時也造成老式設備逐漸被行業所淘汰，雖然歷史潮流使然，但淘汰下來的老式設備對于行業來說無疑造成了很大資源浪費。

就機械加工磨削工種來說，隨著加工設備的不斷發展，普通外圓、內孔磨床逐漸被跟高效的磨床所代替，所加工的產品質量和精度也在不斷提高，砂輪的材質也在不斷進化，由原來的剛玉砂輪和碳化硅砂輪，到金剛石和CBN砂輪。隨著產品要求越來越高，普通磨床所能加工的產品范圍也越來越小，最后也終將退出歷史的舞臺。這些即將被淘汰的設備對于行業內來說也是資源的浪費，尤其是對于一些中小企業來說，這樣的資源浪費非常可惜。怎樣能夠做好這一歷史階段的過渡，減少資源的浪費，利用老式設備，適當的改進，使其能夠滿足高精度產品的加工，也成為很多中小企業所關注的信息。下面就個人在CBN砂輪在普通磨床上的應用做一介紹。例如：高精度窄槽類零件（液壓閥芯）的加工。

窄槽零件的特點

通過對某設備閥芯產品槽特征進行分析，產品材料為不銹鋼2Cr13、9Cr18等，槽寬度尺寸為2.3mm～4.Omm之間，深度為0. 8mm～1.5mm，槽根部R尺寸為RO. 13+0.13 0，槽底表面粗糙度要求為Ra0.8～Ra0. 4，其余尺寸公差為0～0.05mm，加工量為0.1mm～0.2mm。

普通螺紋磨床與新式螺紋磨床區別

配置砂輪不同

普通外螺紋磨床配置砂輪為普通剛玉類砂輪，如：白剛玉、棕剛玉、碳化硅、鉻剛玉等，根據粒度大小不同，適用于加工不同的材料、不同的表面粗糙度。而對于保證上述槽尺寸精度來說有一定難度，對砂輪的磨損較快，產品的尺寸穩定性相對較差。新式螺紋磨床配置砂輪為金剛石和CBN砂輪，根據粒度大小不同，適用于加工不同的材料、不同的表面粗糙度。此類砂輪的特點為，磨料硬度高，難以磨損，對保證產品的尺寸穩定性較好。

動力區別

普通磨床的動力較小，所裝配的砂輪重量較輕。新式螺紋磨床動力大，可裝配金屬（鋼）基體鍍附的CBN砂輪。從動力上來說，普通磨床無法裝配市場上所售的CBN砂輪。

動平衡功能

普通磨床不具備動平衡功能，新設備在砂輪裝配后可自動調節動平衡，所加工的產品尺寸精度較好。

砂輪修整

普通磨床砂輪為普通剛玉類材料，通過砂輪橫向運動用金剛石筆修整。而新式螺紋磨床砂輪材料為CBN材料，只能通過專用的砂輪修整器修整。

如何解決CBN砂輪在普通磨床中的應用

通過對此類產品的加工來看，產品的尺寸公差為0～0.05mm，普通螺紋磨即可保證尺寸精度。但從產品加工量0.1mm～0.2mm和槽根部R尺寸RO. 13+0.13 0來看，普通螺紋磨床砂輪材料易磨損，無法保證尺寸的穩定性。因此如果能夠CBN砂輪安裝在普通磨床上，普通磨床即可實現此類產品的加工，并且加工成本將極大降低。下面通過幾方面進行闡述：

砂輪動力

如何解決設備的動力問題呢，首先有兩種方法，第一種為加大普通螺紋磨的動力。第二種減小CBN砂輪的重量。而從實用的角度來考慮，減小CBN砂輪的質量是最佳方法。如用鋁基體代替鋼基體。但通過多次實驗，基體鍍附CBN材料后多次出現崩碎現象。

通過研究發現，主要原因有兩點，第一為粘接劑調配比例，第二鋁基體在受熱后熱脹冷縮，使鍍層崩裂。通過不斷研究嘗試，發現首先鋁基體生產完成后進行人工時效，使金相組織變均勻，減小砂輪不同地方膨脹系數不一致，所導致的鍍層擠壓崩碎。同時不斷嘗試調節粘接劑比例，達到最佳狀態，既能很好粘接磨粒，又能緩沖熱變形擠壓。

動平衡

普通磨床動平衡的調節主要通過水平儀器來調節，而如果要精確CBN砂輪動平衡的化需要專用動平衡設備來完成，此問題可在購買CBN砂輪時由制造廠來完成。

砂輪修整

對于砂輪的修整來說，普通螺紋磨床可在磨床上加裝專用的CBN砂輪修整器，實現較大寬度砂輪修整。或砂輪在新式磨床上修整好后安裝到普通螺紋磨床上，用普通磨床機床自帶的簡易修整器，輕輕修整。

對于上訴窄槽類零件加工來分析，砂輪的寬度較窄，因此也極大降低了CBN砂輪的修整困難程度。非常適合此類窄槽零件的加工。

CBN砂輪在普通磨床上應用的體會

首先，從行業角度來看，市場上沒有為普通磨床所配置的CBN砂輪，因此這種方式填補了行業發展的一部分空白。其次，從實用的角度來看，CBN砂輪可以解決部分產品特征的加工，從產品成本上降低很多。而且普通磨床配置CBN砂輪與新式磨床從工藝流程上配合加工，普通磨床加工前端粗加工，而新設備作為后端精加工，從生產效率和產品質量上都有極大的提升。因此這種方式也在現階段也有一定的推廣價值。

（作者單位：石家莊海山實業發展總公司 ）